无人机机载激光雷达在测绘中的应用(无人机机载激光雷达在测绘中的应用)
无人机机载激光雷达,作为激光雷达与无人机相结合的一种应用系统,可以直接有效地测量三维现实世界,并具有全天候作业、数据精度高、层次细节丰富等优点。由于成像机理和采集到的原始数据的不同,无人机机载激光雷达能够实现夜晚作业、植被提取、DEM提取、精细化结构建模等传统航空摄影测量方式无法实现的操作。目前,无人机机载激光雷达已经成为现代测绘工作中不可或缺的重要组成部分,可应用于地形测绘、土方量测量计算、三维建模等领域。
1、数字高程模型及等高线
激光点云通过去除部分噪声点并进行栅格化,可快速生成高质量的数字表面模型(DSM)。通过自动化方法结合人工编辑对激光点云进行滤波操作,滤除其中的非地面点并进行栅格化,可以得到高质量的数字地形模(DEM)。
等高线是在地图上描绘高程差异的传统方式,激光雷达点云数据精度较高,生产的等高线能够更好地展现地貌特征,但同时也会伴随产生等高线的抖动和比较多的气泡。与传统方式采集的等高线相比,在圆滑度和美观程度上稍逊色,但正是其对地形的真实反映,是点云数据精度高的体现,所以在一定程度上降低对圆滑度和美观程度的要求,在美观的同时又能保证精度,这才是使用点云数据的意义。
2、土方量测量计算
无人机机载激光雷达系统获取的高精度激光点云和地形三维模型,能够为勘察设计提供断面量测、坡度坡向量测、土方填挖量等信息,大幅减少了工程勘察设计中的外业工作量,缩短了工作周期。
3、公路和道路测量
无人机机载激光雷达能够提供密集的点云,进而准确地描绘高速公路、周围环境及路面状况。使用同时拍摄的照片和使用GPS测量的控制点可提高准确度,并有助于补偿由高层建筑物和树木引起的GPS信号间隙。路面的3D点云和道路环境支持与道路状况相关的监控任务,主要包括路面损坏、道路横断面参数的计算、表面超高、检测道路设施物体等。
4、矿山测量
由于矿山地形复杂,采用全站仪和GPS等传统测量手段进行高精度测绘工作往往费时费力。随着数字矿山概念的提出,矿山管理对空间三维信息的需求也变得十分迫切,三维可视化的管理模式已经成为数字矿山的重要内容之,而目前的测量方式所获取的数据难以满足三维数字矿山的需要。
近年来快速发展的三维激光扫描技术为解决复杂的矿山地形测量和数字矿山建设提供了新的技术手段。激光雷达技术具有高分辨率、高采样率以及非接触测量的优势,用于获取矿山的复杂表面和高危区域的空间三维信息是十分合适的。
5、3D城市模型
3D城市模型的应用范围十分广阔,例如城市规划、建筑、市政资产管理、紧急疏散计划、事故和灾难风险评估、智慧城市等。
6、地质灾害与应急
用于测量多种物体,同样适用于检测自然或人为变化,对比不同时间点扫描的点云数据以发现它们之间的差异。机载激光扫描能够收集遭受自然灾害或其他灾害的区域的3D数据,为事故发生后不久的灾情分析提供数据依据。
例如发生泥石流、滑坡、地震等自然灾害时,需要快速构建灾区三维模型,为救灾提供指挥评估依据。激光雷达具有快速构建三维模型的属性,一平方公里面积采用无人机激光雷达可在2-3小时完成三维点云模型构建,通过倾斜摄影测量构建模型则需要2-5天,激光雷达能够大幅缩减工作周期,为应急救灾有力指挥依据。
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在无人机航测方面,拥有多年西南地区航测作业经验,现具备DLG、DOM、DEM、DRG、三维实景模型及机载激光雷达全套数据成果的生产能力。